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某车站降水井施工方案

1.编制依据

(1)《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98)

(2)《成都地区基坑工程安全技术规范》(DB51T5072-2011)

(3)《建设工程项目管理规范》(GB/T50326-2001)

(4)《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)

(5)《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)

(6)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)

(7)《设计说明》(中铁工程设计院有限公司)

(8)成都地铁7号线工程施工图设计:

《武侯双楠站结构第二册车站主体结构第二分册主体围护结构施工图(2013年11月)》

(9)《成都市地铁7号线工程武侯双楠站详细勘察阶段岩土工程勘察报告》(2012年10月)

2.工程概况

2.1工程概述

武侯双楠站为地下二层单柱双跨矩形框架结构,配线段为双柱三跨矩形框梁结构。

车站总长501.4m,标准段宽度为20.1m,岛式站台长140米,站台宽11m。

车站顶板覆土2.9~3.7m,车站主体基坑开挖深度约16.5m,盾构井处基坑深度约19.0m。

车站起讫里程为:

YCK27+456.300~YCK27+957.700,有效站台中心里程为YCK27+534.000。

车站小里程端为盾构接收井;大里程端为始发井,车站施工时预留始发条件。

本站采用明挖顺作法施工,局部设栈桥。

围护结构为柱列式灌注桩,桩间采用网喷混凝土防护,基坑设置钢管内支撑。

车站共设4个出入口(A出入口顶出)、1个紧急疏散出入口、2组风亭,并预留5个物业开发出入口和1个物业开发风亭。

出入口均沿道路两侧布设,2组风亭设置于车站的东侧,位于跨线桥下方。

2.2周边环境

1)地面交通

⑴车站站位处的武阳大道现状为机非隔离道路,机动车道为双向六车道,机动车道两侧设绿化隔离带,外侧独立设置非机动车道和人行道。

⑵车站南端为武阳大道与武侯大道形成十字交叉,武汉大道为机非隔离道路,机动车道为设置中央绿化隔离带的双向八车道,外侧设置非机动车道和人行道。

⑶车站北端为栖霞路与武阳大道形成丁字交叉,栖霞路为双向五车道,两侧设置非机动车道和人行道。

车站中部为双丰中路与武阳大道形成丁字交叉,双向二车道,双丰中路两侧设置非机动车道和人行道。

2)既有建(构)筑物

⑴车站西侧开挖影响范围内的建筑物,自小里程端往大里程端分别有:

清风晓筑、城楠映象、吉馨苑、武侯别墅四个小区。

其中清风晓筑小区楼房为地上6层,地下一层砖砼结构(地下室为钢筋砼结构),车站基坑围护桩外侧距清风晓筑外墙4.2米~11.2米;城楠映象小区楼房为地上7层,地下一层,混凝土框架结构,为独立基础,边坡采用喷锚支护,车站基坑围护桩外侧距离城南印象外墙约1.2米;吉馨苑小区楼房为地上6层,底框结构,基础采用预制桩(ZH30),桩尖持力层为中密卵石,车站基坑围护桩外侧距离吉馨苑约为3.6米;武侯别墅的建筑物距离主体基坑较远,受基坑开挖及降水影响较小,受其影响较大的仅为大门和单层砖砌门卫房。

⑵车站东侧有排洪渠楠杆堰,楠杆堰宽6m,深3m,墙身和基础采用浆砌条石距离基坑边缘约20米;楠杆堰东侧有双丰社区(楼高3~5层,砖砼结构,条形基础)、360º普建苑小区(楼高7层,砖砼结构,条形基础),距离车站主体结构基坑约31.5米,距离附属结构基坑最近处为4.5米。

3)管线情况

根据车站位置现状管线资料,车站地下管线较多,施工范围内地下管线主要有燃气、通信电缆、上水管、污水、雨水、电力管线、电力沟等。

具体见表

管线保护/管线拆除/管线迁改统计表表2.2-1

站名

管线类别

现状及数量

迁改及数量

处理措施

设备及规格

管线位置

数量

设备及规格

管线位置

数量

武侯双楠站

雨水

1

砼DN200砼DN300UPVCDN400

车站西侧居民小区雨水支管,南北向

355m

UPVCDN200

车站西侧,南北向

61.5m

永迁

UPVCDN300

33m

UPVCDN400

115.5m

砼DN500

104m

砼DN600

33m

2

砼DN800

四次横穿车站主体,东西向

120m

钢管DN800

二次横穿车站主体,东西向

70m

永迁,悬吊保护

3

砼DN1400

横穿车站主体小里程端,东西向

44m

砼DN1400

车站主体小里程端外侧,东西向

65m

临迁

武侯双楠站

污水

1

砼DN300

车站西侧居民小区污水支管,南北向

285m

UPVCDN300

车站西侧,南北向

77m

永迁

UPVCDN400

车站西侧,南北向

95m

永迁

2

砼DN500

二次横穿车站主体,东西向

30m

钢管DN500

二次横穿车站主体,东西向

70m

永迁,悬吊保护

3

砼DN300

四次横穿车站主体,东西向

120m

钢管DN300

一次横穿车站主体,东西向

30m

永迁,悬吊保护

4

砼DN400、DN800

横穿车站小里程端,东西向

103m

砼DN800

车站主体小里程端外侧,东西向

75m

永迁

给水

1

铸铁DN800

纵穿车站主体,南北向

525m

铸铁DN800

车站主体东侧,南北向

540m

临迁

2

铸铁DN300

纵穿车站主体,南北向

525m

 

 

525m

临时废除

站名

管线类别

现状及数量

迁改及数量

处理措施

设备及规格

管线位置

数量

设备及规格

管线位置

数量

武侯双楠站

给水

3

铸铁DN200

三处位于车站主体内,东西向

40m

钢DN200

东西向二次横穿车站主体

80m

临迁,悬吊保护

4

铸铁DN200

纵穿车站大里程端西侧,南北向、

30m

铸铁DN200

车站大里程端西侧,南北向

30m

永迁

燃气

1

PED160

纵穿车站主体,南北向

511m

PED160

车站主体东侧,南北向

552m

临迁

2

PED89

二处位于车站主体内,东西向

45m

钢D89

二次横穿车站主体,东西向

80m

临迁,悬吊保护

3

PED250

横穿车站主体小里程端,东西向

60m

PED250

车站主体小里程端外侧,东西向

65m

永迁

通信

1

管沟700*750

横穿车站小里程端盾构接收井和附属工程,东西向

96m

管沟700*750

车站主体小里程端外侧,东西向

126m

永迁

2

架空线

东西向横跨主体二次,南北向纵跨车站主体中段

340m

 

东西向横跨车站主体两次,南北向车站主体西侧

385m

入地直埋,跨基坑悬吊保护

4

铜800×300

东西向横跨主体基坑。

悬吊保护

5

铜100×100

东西向横跨主体基坑。

悬吊保护

6

铜、光纤800×800

南北向横跨1号风亭基坑

悬吊保护

7

铜、光纤800×800

南北向横跨B号出入口基坑

悬吊保护

电力

8

铜、光纤800×800

南北向横跨C号出入口基坑

悬吊保护

2

400v架空线

东西向横跨车站主体,南北向纵跨车站主体中段

130m

电缆

东西向横跨车站主体,南北向车站主体西侧

130m

入地直埋,跨基坑悬吊保护

信号

1

铜600×150

东西向横跨主体基坑。

悬吊保护

2

铜300×150

东西向横跨主体基坑。

悬吊保护

3

铜150×150

东西向横跨主体基坑。

悬吊保护

监控

1

光纤100×100

东西向横跨主体基坑。

悬吊保护

2.3地形地貌

车站地处成都市武侯区武阳大道,沿线道路人口密集,交通繁忙,道路两侧密集分布住宅小区。

车站范围内地形平坦,地面高程在505m左右,属岷江水系Ⅰ阶地,为侵蚀~堆积阶地地貌。

车站现状地貌见下图

车站现状地貌图

2.4工程地质

1)地层特性

根据详细地勘资料显示,场地范围内岩土层自上而下描述如下:

(1)全新统填土层(Q4ml)

<1-2>杂填土:

褐黄色、褐灰色,松散~稍密,稍湿~潮湿,成分以黏土为主,夹卵石、混凝土等,局部地段道路路面有厚约0.5m的混凝土层。

广泛分布于地表,厚薄不均,层厚一般1.2~4.9m。

该层均一性差,多为欠压密土,结构疏松,多具强度低,压缩性高,受压易变形、渗透系数变化大的特点。

(2)全新统冲积层(Q4al)

<2-2>黏土:

黄褐色、灰褐色,可塑~硬塑,部分含少量铁锰结核,并夹杂铁锈斑,局部粉粒含量较重。

该层呈层状分布于表层人工填土之下,顶板埋深1.2~4.9m,层厚1.3~5.0m。

标贯实测击数N=7~24击/30cm。

根据室内试验:

天然含水率w=22.6%,天然孔隙比e0=0.715,液限WL=40.6%,塑限WP=17.2%,塑性指数IP=2.0~24.0,液性指数IL=0.07~0.39。

天然快剪指标:

凝聚力c=28.6~116.4kPa,内摩擦角Φ=12.8~20.0°,压缩系数av=0.147~0.296MPa-1,压缩模量Esv=5.514~11.125MPa。

<2-3>粉质黏土:

褐色、灰黄色,可塑~硬塑,主要由粘粒组成,局部地段粉粒含量较高,手搓捻略有砂感。

呈层状分布于人工填土、黏土之下,顶板埋深1.6~3.4m,层厚1.6~4.7m。

标贯实测击数N=7~13击/30cm。

根据室内试验:

天然含水率w=18%,天然孔隙比e0=0.607,液限WL=35.1%,塑限WP=17.7%,塑性指数IP=12.8~16.8,液性指数IL=0.08~0.31。

天然快剪指标:

凝聚力c=37.0~85.8kPa,内摩擦角Φ=16.0~25.5°,压缩系数av=0.154~0.245MPa-1,压缩模量Esv=1.146~8.532MPa。

<2-4>粉土:

灰色、褐灰色,稍湿~潮湿,稍密~中密,主要由粉粒构成,含少量粘性土团块或粉、细砂,手搓捻有明显砂感。

呈薄层状分布于黏土之下,局部地段缺失,顶板埋深为4.4~6.9m,层厚0.6~2.0m。

<2-5-2>粉细砂:

灰黄色,潮湿~饱和,稍密~中密,颗粒较均匀,质较纯,黏粉粒含量约10%。

局部地段呈薄层状分布于粉质黏土、粉土之下,顶板埋深为5.1~6.2m,层厚1~1.5m。

(3)上更新统冰水沉积-冲积层(Q3fgl+al)

<3-4-2>粉细砂:

深灰色、褐黄色,饱和,密实,颗粒较均匀,质较纯,夹少量圆砾。

呈透镜状分布于卵石土层,顶板埋深为7.3~31.2m,层厚0.4~3.2m。

<3-5-2>中砂:

灰黄色、青灰色,饱和,密实,颗粒较均匀,矿物以长石、石英为主,偶夹卵石、圆砾。

呈透镜状分布于卵石土层,顶板埋深为6.2~41.9m,层厚0.4~4.5m。

<3-6-2>粗砂:

深灰色,饱和,密实,颗粒不均,矿物以长石、石英为主,夹卵石、圆砾。

呈透镜状分布于卵石土层,顶板埋深为8.9~13.4m,层厚0.4~1.3m。

<3-8-2>中密卵石土:

灰褐色、褐黄色,饱和,中密,卵石石质成分主要为中等风化~微风化砂岩、石英砂岩、灰岩及花岗岩等,属较硬岩~坚硬岩,卵石含量约55%~75%,余为中细砂充填。

卵石粒径一般20~150mm,磨圆度较好,多呈浑圆状、次尖棱状,分选性差。

该层上覆黏性土层,顶板埋深5.0~10.0m,层厚0.5~6.1m。

<3-8-3>密实卵石土:

灰褐色、棕黄色,饱和,密实,卵石石质成分主要为中等风化~微风化砂岩、石英砂岩、灰岩及花岗岩等,属较硬岩~坚硬岩,卵石含量约60%~80%,余为中细砂充填。

卵石粒径一般20~200mm,磨圆度较好,多呈浑圆状、次尖棱状,分选性差。

该层上覆黏性土层、中密卵石土层,此次勘探未揭穿,顶板埋深5.0~15.6m,层厚最厚处大于36.5m。

3)不良地质与特殊岩土

本站场地范围内无不良地质。

特殊岩土为人工填土、膨胀土。

(1)人工填土

拟建车站内以杂填土<1-2>为主,褐黄、褐灰等杂色,由碎石、砂土、砖瓦碎块等建筑垃圾组成,其间充填黏土。

广泛分布于车站地表,厚薄不均,层厚一般1.2~4.9m。

该土层均一性差,多为欠压密土,结构疏松,多具强度低,压缩性高,受压易变形、渗透系数变化大的特点,边坡稳定性差,基坑开挖过程中,应采取一定的支护措施。

(2)膨胀土

拟建车站表层人工填土之下成层分布黏土<2-2>,可塑~硬塑。

根据相邻工点室内试验测得,自由膨胀率Fs=40%~51%。

结合成都地区区域地质资料和类似工程经验,建议该层按弱膨胀潜势考虑。

膨胀土具显著的胀缩性特点。

基坑开挖后其长期暴露在空气中,易发生失水收缩、开裂,降低边坡稳定性。

顶板埋深1.2~4.9m,层厚1.3~5.0m,车站顶板埋深2.7m,对基坑工程影响较小。

成都市大气影响急剧深度为1.35m,大气影响深度为3.0m。

4)岩土工程分级

根据国家标准《城市轨道交通岩土工程勘察规范》(GB50307-2012)附录F,本车站岩土施工工程分级如下表2.4-1。

岩土施工工程分级一览表表2.4-1

层号

岩土名称

岩土特征

开挖后的稳定状态

岩土施工工程分级

<1-2>

杂填土

松散

易塌

<2-2>

黏土

可塑~硬塑

自稳性较差

<2-3>

粉质黏土

可塑~硬塑

自稳性较差

<2-4>

粉土

稍密~中密

稍湿~潮湿

自稳性较差

<2-5-2>

粉细砂

稍密~中密

潮湿~饱和

不能自稳

<3-4-2>

细砂

密实,饱和

不能自稳

<3-5-2>

中砂

密实,饱和

不能自稳

<3-6-2>

粗砂

密实,饱和

不能自稳

<3-8-2>

卵石土

中密、饱和

自稳性较差

<3-8-3>

卵石土

密实、饱和

自稳性较差

本车站结构底板埋深约为16.5m,标高约为489.2m,主要位于卵石<3-8-3>层。

详见“附图一武侯双楠站地质纵剖面图”。

2.5水文地质

1)地表水、地下水类型及富水性

拟建车站范围内无地表水系。

车站右线东北侧约20m处有一人工开凿的生活排污渠——楠杆堰。

楠杆堰宽约6m,深约3.2m水量较小。

根据成都区域水文地质资料及地下水的赋存条件,车站范围内地下水主要有2种类型:

一是上层滞水,二是第四系孔隙水。

(1)上层滞水

上层滞水主要赋存于粘土层之上的人工填土层中,大气降水、沟渠和附近居民的生活用水为其主要补给源。

其水量较小、埋深较浅,受大气降水影响较大,水量、水位变化大,且不稳定。

对地下工程无影响。

(2)第四系孔隙水

该层地下水主要赋存于砂、卵石地层中,水量丰富,为孔隙潜水。

勘探未揭穿<3-8-3>上更新统卵石土层,该层顶板埋深大于5.0m,层厚最厚处大于36.5m,呈层状分布。

根据抽水试验显示,该含水层地下稳定水位埋深7.4m,渗透系数K=21.87m/d,属强透水层。

据勘探孔显示,车站范围内地下稳定水位埋深7~8m,标高495~496m,主要补给源为大气降水补给。

2)地下水的补给、径流、排泄及动态特征

(1)地下水的补给、径流、排泄

成都市充沛的降雨量(多年平均降雨量947mm,年降雨日达140天),构成了地下水的主要补给源。

区内地下水径流形式主要为孔隙间渗流,方向为水头相对较高处流向水头相对较低处。

成都地区地势总体上呈西北高东南低,地下水径流方向大体为由西北向东南。

车站范围内地势平缓,地面标高505~507m,地下水渗流速度缓慢。

区内地下水排泄主要为大气蒸发和向西南方向径流。

(2)地下水的动态特征

车站范围内地下水具有埋藏浅,季节性变化明显,水位西北高东南低。

根据区域水文地质资料,成都地区丰水期一般出现在7、8、9月份,历史地下水埋深1~3m;枯水期12、1、2月份,历史地下水位埋深2~4m。

勘察期间测得场地地下水位埋深7~8m,标高495~496m。

(3)岩土层的富水性及渗透系数

本工程范围内地层在垂直剖面上,自上而下为人工填土、黏土、粉质黏土、砂层、卵石土层。

主要岩土层的渗透性参数参照《城市轨道交通岩土工程勘察规范》(GB50307-2012)条文10.3.5表7、《工程地质手册》(第四版)、室内试验成果后,综合确定水文参数。

拟建场地范围内主要岩土层特性及水文地质参数详见表2.5-1

岩土层的工程特征及水文特征统计表表2.5-1

层号

名称

工程特征

水文特征

渗透系数(m/d)

经验值

建议值

<2-2>

黏土

黄褐色、灰褐色,可塑~硬塑。

水量小,富水性差,透水能力微。

0.001~0.01

0.001

<2-3>

粉质

黏土

灰褐色、灰褐色,可塑~硬塑。

水量小,富水性差,透水能力微。

0.001~0.01

0.001

<2-4>

粉土

灰色、褐灰色,稍密~中密,稍湿~潮湿。

水量中等,富水性差,透水能力一般。

0.001~0.01

0.5

<2-5-2>

粉细砂

灰色,稍密~中密,潮湿~饱和,黏粉粒含约10%。

呈层状分布于黏性土、粉土之下,厚度1.0~1.5m。

水量一般,富水性中等,透水能中等。

0.5~5.0

5.0

<3-4-2>

细砂

深灰色、褐黄色,密实,饱和,砂质较纯,夹少量圆砾。

呈透镜状分布于卵石土中,厚度0.4~3.2m。

水量一般,富水性中等,透水能中等。

0.5~5.0

3.5

<3-5-2>

中砂

灰黄色、青灰色,密实,饱和,砂质较纯,偶夹卵石、砾石。

呈透镜状分布于卵石土中,厚约0.4~4.5m。

水量一般,富水性中等,透水能中等。

5.0~10.0

8.0

<3-6-2>

粗砂

深灰色,密实,饱和,颗粒不均,偶夹卵石、砾石。

呈透镜状分布于卵石土中,厚约0.4~1.3m。

水量一般,富水性中等,透水能中等。

5.0~10.0

10.0

<3-8-2>

卵石土

灰褐色、褐黄色,饱和,中密,卵石含量约55%~75%。

卵石粒径一般20~150mm。

层厚一般0.5~6.1m。

水量较大,富水性中等,透水能力强。

10~100

23

<3-8-3>

卵石土

灰褐色、棕黄色,饱和,密实,卵石含量约60%~80%。

卵石粒径一般20~180mm,层厚最厚大于36.5m。

水量较大,富水性中等,透水能力强。

10~100

20

3、降水井设计

3.1设计概况

1)本站基坑长度501.4米,宽度20.1米,长宽比>10,属于条形基坑。

据本站详勘水文地质资料显示,地下水主要赋存于含砂卵石层中,地下水属于孔隙潜水,具有较大的渗透性,富水性较好,含水丰富。

楠杆堰水流量极小,对基坑涌水无影响。

基坑开挖采用明挖法施工,车站结构底板位于卵石层<3-8-3>中,根据大量的工程经验证明,成都地区在砂卵石地层中实施施工降水是可行的。

加之成都地区砂卵石层经过长期地层压密作用,使卵石颗粒之间形成较为稳定的晶体结构,因而具有拱力效应,降水对地表沉降值影响较小,及对地下管线及周边建筑物变形影响较小。

根据相关规范要求,综合考虑车站的降水范围,决定采用管井降水方案。

降水计算时,按条形基坑降水公式计算,地下静水位埋深取均值6.4m左右,含水层渗透系数取K=21.87m/d。

2)根据以往类似地铁降水施工经验和设计文件推荐,降水井平面沿车站两侧纵向呈梅花型布置两排,单侧井距20m,共设置52口降水井,西侧根由于场地所限,降水井布置在围护桩间偏外侧,东侧降水井横向距离基坑边缘2.5米,盾构始发段紧贴基坑布置。

降水深度不小于基坑底500mm。

井深27m(盾构井段加深至29m),根据详勘资料显示,本站基底局部可能存在含沙透镜体,开挖后需对其要换填,为保证基底换填部位水位降至开挖面0.5米以下,49#、50#降水井需加深至29米。

管井采用内径φ300的无砂管外包一层密目网;滤水管每根长度2.5m,滤水管总长为5m,下设2.5m沉砂管。

管井构造具体见图3.1-1。

降水井平面布置详见“附图二武侯双楠站施工降水井平面布置图”。

 

 

3.2降水计算

1)计算依据

(1)成都地铁7号线工程施工图设计:

《武侯双楠站结构第二册车站主体结构第二分册主体围护结构施工图(2013年11月)》(中铁工程设计院有限公司);

(2)《成都地铁7号线详细勘察阶段武侯双楠站(岩土工程勘察报告)》(中铁二院工程集团有限责任公司)

(3)《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98);

(4)《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB50307-1999);

(5)《成都地区基坑工程安全技术规范》(DB51/T5072-2011);

(6)《建筑施工计算手册》(江正荣编著,中国建筑工业出版社)。

2)降水井布置

(1)降水井布置

根据以往成都地铁降水施工经验和设计文件推荐,降水井沿基坑外两侧及端头梅花形布置(注:

计算时暂按矩形布置),纵向间距20m,西侧根由于场地所限,降水井布置在围护桩间偏外侧,东侧降水井横向距离基坑边缘2.5米,管井采用φ300无砂管外包一层密目网;设置2节滤水管,滤水管每节长度2.5m,滤水管总长为5m,下设一节2.5m沉砂管。

降水井平面布置详见下图。

 

(2)降水井深度计算

降水井深度按JGJ/T111-98中6.3.2式计算:

HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6

式中:

HW1为基坑开挖深度,按标准段取HW1=16.5m;

HW2降水水位距离基坑底要求的深度,取HW2=0.5m;

HW3为降水曲线高度,HW3=iL1,i为水力坡度,取i=1/10,L1为1/2降水井排间距,暂不考虑梅花形布置时,L1=15.1m,则HW3=1.5m;

HW4为降水期间的地下水位变幅,据详勘资料,取HW4=1m;

HW5为降水井过滤器工作长度,HW5=5m;

HW6为沉砂管长度,HW6=2.5m;

降水井深度HW=16.5+0.5+1.5+1+5+2.5=27m。

3)降水出水量与管井数量计算

(1)基坑出水量计算

由于详勘报告中提供<3-8-3>层砂卵石的厚度15.6~>27m,因此本工程降水井类型应为无压非完整井,并按完整井、非无完整井分别进行计算。

①条状基坑潜水完整井基坑出水量按JGJ/T111中6.4.4-1式计算:

Q=L'K'(H2-h2)/R,式中:

L'为条状基坑长度,L'=501.4m;

K'为垂直渗透系数,K'=21.87m/d;

H为含水层厚度,根据详勘报告,H=40米,

S为降水井水位降深,S=HW1-H0+HW2+HW3,H0为静水位,据详勘报告,静止水位埋深7.4m,按DB51/T5072中J.0.4条,取H0=6.4m,则S=16.5-6.4+0.5+1.5=12.1m;

h为抽水前与抽水时含水层厚度的平均值,因此h=(2H-S)/2,则h=(2×40-12.1)/2=34m;

R为影响半径,按DB51/T5072中J.0.8-1式计算,R=2S(HK')1/2=722.7m;

则Q=501.4×21.87×(402-34.12)/722.7=6634m3/d。

②条状基坑潜水非完整井基坑出水量按《建筑施工计算手册》中4-41式计算:

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